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技術 撮影装置および撮影制御方法

出願人 株式会社プロギア
発明者 三枝宏
出願日 2015年7月7日 (5年10ヶ月経過) 出願番号 2015-136048
公開日 2017年1月26日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2017-022440
状態 特許登録済
技術分野 スタジオ装置 訓練用具
主要キーワード 目標移動方向 移動方向θ 撮影精度 移動開始タイミング 打撃具 反射型光学式センサ 回帰反射 拡散反射型
関連する未来課題
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図面 (8)

課題

移動する物体撮影する際に、簡易かつ精度よく撮影タイミングを制御すること。

解決手段

撮影装置10は、移動するゴルフボール20を撮影する撮影部12と、検出範囲内におけるゴルフボール20の有無を検知する反射型光学式センサ14と、撮影制御部182とを備える。撮影制御部182は、ティー24上の検出範囲内にゴルフボール20が検知された後、検出範囲からゴルフボール20が退去したことが検知された場合に、当該退去タイミングを基準として撮影部12による撮影タイミングを制御する。反射型光学式センサ14の検出範囲は、例えばティー24上に設定される。

概要

背景

従来、ゴルフボールなどの移動体挙動計測する方法として、撮影装置カメラ)で撮影した画像を用いる方法が知られている。
ここで、高速で移動する移動体を撮影するためには、撮影装置の撮影範囲内に移動体が入ったことを認識する手段が必要となる。このような通過認識手段としては、例えば光学式センサが広く用いられている。
光学式センサを用いた移動体の撮影方法の一例(第1の方法)として、打撃具による打撃により移動を開始する球技用ボールを撮影する場合に、打撃具の移動経路上(打撃直前位置など)に光学式センサの検出範囲を設定し、打撃具の通過をトリガとして撮影を行う方法がある。
また、例えば第2の方法として、打撃後の球技用ボールの予測移動経路上に光学式センサの検出範囲を設定し、球技用ボールの通過をトリガとして撮影を行う方法がある。
また、例えば第3の方法として、打撃前の球技用ボールの固定位置(ゴルフティー上など)に反射型光学式センサの検出範囲を設定し、球技用ボールが固定位置から退去したことをトリガとして撮影を行う方法がある。

上記第3の方法を用いた技術の一例として、例えば下記特許文献1では、練習者によるゴルフスイングを連続的に撮影するとともに、ボールセンサによりティー上のゴルフボールの有無を検出する。そして、撮影開始後ティー上にゴルフボールがなくなったことを検出すると、トリガ信号を出力し、トリガ信号の出力から所定時間経過後に撮影を停止するスイング解析システムが開示されている。

概要

移動する物体を撮影する際に、簡易かつ精度よく撮影タイミングを制御すること。撮影装置10は、移動するゴルフボール20を撮影する撮影部12と、検出範囲内におけるゴルフボール20の有無を検知する反射型光学式センサ14と、撮影制御部182とを備える。撮影制御部182は、ティー24上の検出範囲内にゴルフボール20が検知された後、検出範囲からゴルフボール20が退去したことが検知された場合に、当該退去タイミングを基準として撮影部12による撮影タイミングを制御する。反射型光学式センサ14の検出範囲は、例えばティー24上に設定される。

目的

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、移動する物体を撮影する際に、簡易かつ精度よく撮影タイミングを制御することができる撮影装置および撮影制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

移動する物体撮影する撮影部と、投光部と受光部とが一体となった検出部と、前記受光部で受光される光量に基づいて前記投光部の投光方向側の検出範囲内における前記物体の有無を検知する検知部と、を備える反射型光学式センサと、前記検出範囲内に前記物体が検知された後、前記検出範囲から前記物体が退去したことが検知された場合に、当該退去タイミングを基準として前記撮影部による撮影タイミングを制御する撮影制御部と、を備えることを特徴とする撮影装置

請求項2

前記撮影制御部は、前記検出範囲内に前記物体が所定時間以上継続して検知された後に前記退去が検知された場合にのみ、前記撮影部による撮影を実施する、ことを特徴とする請求項1記載の撮影装置。

請求項3

前記検出範囲内に前記物体が所定時間以上継続して検知されたことを報知する報知部をさらに備える、ことを特徴とする請求項2記載の撮影装置。

請求項4

前記反射型光学式センサは、前記物体の色を識別する機能を有し、前記物体が所定の色であった場合にのみ前記検出範囲内に物体が有ると検知する、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の撮影装置。

請求項5

前記反射型光学式センサの反応速度が1ms以下である、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の撮影装置。

請求項6

前記物体は、打撃具により打ち出される球技用ボールであり、前記検出範囲は、前記球技用ボールの打ち出し位置を含み、前記撮影部は前記球技用ボールの打ち出し方向に沿って複数設けられており、前記打撃具による前記球技用ボールの打ち出し後の画像を複数撮影する、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の撮影装置。

請求項7

移動する物体を撮影する撮影装置を制御する撮影制御方法であって、投光部から投光した光を受光部で受光し、前記受光部で受光される光量に基づいて前記投光部の投光方向側の検出範囲内における前記物体の有無を検知する検知工程と、前記検出範囲内に前記物体が検知された後、前記検出範囲から前記物体が退去したことが検知された場合に、当該退去タイミングを基準として前記撮影装置による撮影タイミングを制御する撮影制御工程と、を含んだことを特徴とする撮影制御方法。

技術分野

0001

本発明は、物体撮影する撮影装置および撮影制御方法に関する。

背景技術

0002

従来、ゴルフボールなどの移動体挙動計測する方法として、撮影装置(カメラ)で撮影した画像を用いる方法が知られている。
ここで、高速で移動する移動体を撮影するためには、撮影装置の撮影範囲内に移動体が入ったことを認識する手段が必要となる。このような通過認識手段としては、例えば光学式センサが広く用いられている。
光学式センサを用いた移動体の撮影方法の一例(第1の方法)として、打撃具による打撃により移動を開始する球技用ボールを撮影する場合に、打撃具の移動経路上(打撃直前位置など)に光学式センサの検出範囲を設定し、打撃具の通過をトリガとして撮影を行う方法がある。
また、例えば第2の方法として、打撃後の球技用ボールの予測移動経路上に光学式センサの検出範囲を設定し、球技用ボールの通過をトリガとして撮影を行う方法がある。
また、例えば第3の方法として、打撃前の球技用ボールの固定位置(ゴルフティー上など)に反射型光学式センサの検出範囲を設定し、球技用ボールが固定位置から退去したことをトリガとして撮影を行う方法がある。

0003

上記第3の方法を用いた技術の一例として、例えば下記特許文献1では、練習者によるゴルフスイングを連続的に撮影するとともに、ボールセンサによりティー上のゴルフボールの有無を検出する。そして、撮影開始後ティー上にゴルフボールがなくなったことを検出すると、トリガ信号を出力し、トリガ信号の出力から所定時間経過後に撮影を停止するスイング解析システムが開示されている。

先行技術

0004

特開平5−15628号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、第1の方法のように光学式センサで打撃具を検知する場合には、打撃具の通過位置とカメラの撮影範囲(球技用ボールの移動経路)との間に距離があるため、移動速度などを算出して撮影タイミングを調整する機構が必要となるという課題がある。
また、第2の方法のように光学式センサで移動体である球技用ボールの通過を認識する場合には、球技用ボールの通過する可能性がある領域全体カバーするように光学式センサの検出範囲を設定する必要があり、機材が高価になるという課題がある。
また、第3の方法のように反射型光学式センサで物体の通過を認識する場合、検出対象物以外(人の手や足など)が通過しても誤反応してしまうという課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、移動する物体を撮影する際に、簡易かつ精度よく撮影タイミングを制御することができる撮影装置および撮影制御方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上述の目的を達成するため、請求項1の発明にかかる撮影装置は、移動する物体を撮影する撮影部と、投光部と受光部とが一体となった検出部と、前記受光部で受光される光量に基づいて前記投光部の投光方向側の検出範囲内における前記物体の有無を検知する検知部と、を備える反射型光学式センサと、前記検出範囲内に前記物体が検知された後、前記検出範囲から前記物体が退去したことが検知された場合に、当該退去タイミングを基準として前記撮影部による撮影タイミングを制御する撮影制御部と、を備えることを特徴とする。
請求項2の発明にかかる撮影装置は、前記撮影制御部は、前記検出範囲内に前記物体が所定時間以上継続して検知された後に前記退去が検知された場合にのみ、前記撮影部による撮影を実施する、ことを特徴とする。
請求項3の発明にかかる撮影装置は、前記検出範囲内に前記物体が所定時間以上継続して検知されたことを報知する報知部をさらに備える、ことを特徴とする。
請求項4の発明にかかる撮影装置は、前記反射型光学式センサは、前記物体の色を識別する機能を有し、前記物体が所定の色であった場合にのみ前記検出範囲内に物体が有ると検知する、ことを特徴とする。
請求項5の発明にかかる撮影装置は、前記反射型光学式センサの反応速度が1ms以下である、ことを特徴とする。
請求項6の発明にかかる撮影装置は、前記物体は、打撃具により打ち出される球技用ボールであり、前記検出範囲は、前記球技用ボールの打ち出し位置を含み、前記撮影部は前記球技用ボールの打ち出し方向に沿って複数設けられており、前記打撃具による前記球技用ボールの打ち出し後の画像を複数撮影する、ことを特徴とする。
請求項7の発明にかかる撮影装置は、移動する物体を撮影する撮影装置を制御する撮影制御方法であって、投光部から投光した光を受光部で受光し、前記受光部で受光される光量に基づいて前記投光部の投光方向側の検出範囲内における前記物体の有無を検知する検知工程と、前記検出範囲内に前記物体が検知された後、前記検出範囲から前記物体が退去したことが検知された場合に、当該退去タイミングを基準として前記撮影装置による撮影タイミングを制御する撮影制御工程と、を含んだことを特徴とする。

発明の効果

0007

請求項1および請求項7の発明によれば、反射型光学式センサの検出範囲内に物体が検知された後、検出範囲から物体が退去したタイミングを基準として撮影部による撮影タイミングを制御するので、物体が移動開始したことを検知した上で撮影を行うことができ、物体が移動する様子を確実に撮影する上で有利となる。例えば、物体の移動開始を音声打撃音など)によって検知する場合と比較して、安定した検知結果を得ることができる。また、物体の移動開始を打撃具の動きから検知する場合と比較して、システム構成の簡素化を図る上で有利となる。また、物体が移動開始した後の任意の時刻で撮影を行うことができるので、物体の移動速度や撮影部の位置等に合わせて撮影タイミングを設定することができ、撮影装置の汎用性を向上させる上で有利となる。
請求項2の発明によれば、検出範囲内に物体が所定時間以上継続して検知された場合にのみ撮影部による撮影を実施するので、撮影対象の物体ではないものが検出範囲に入った場合に誤って撮影するのを防止する上で有利となる。
請求項3の発明によれば、検出範囲内に物体が所定時間以上継続して検知されたことを報知する報知部をさらに備えたので、物体の移動を操作者が開始させる場合に、物体の移動開始タイミングを的確に設定することができ、効率的に物体の画像を撮影する上で有利となる。
請求項4の発明によれば、反射型光学式センサが物体の色を識別する機能を有するので、特定の物体を認識しやすくなり、反射型光学式センサの認識精度を向上させる上で有利となる。
請求項5の発明によれば、反射型光学式センサの反応速度が1ms以下であるので、検出範囲から物体が退去した後に迅速に撮影を行うことが可能となり、物体の移動速度が速い場合でも確実に撮影を行う上で有利となる。
請求項6の発明によれば、物体が打撃具により打ち出される球技用ボールであり、反射型光学式センサの検出範囲は球技用ボールの打ち出し位置を含むので、打ち出し直後の球技用ボールを撮影してその挙動を算出する挙動算出装置に撮影装置を適用する上で有利となる。また、反射型光学式センサの検出範囲を球技用ボールの打ち出し位置とするので、センサの検出範囲が最低限の範囲で済み、撮影装置のシステムを簡素化する上で有利となる。

図面の簡単な説明

0008

実施の形態にかかる撮影装置10の概略構成を示す説明図である。
撮影装置10の機能的構成を示すブロック図である。
コンピュータ18のハードウェア構成を示すブロック図である。
撮影装置10による処理の手順を示すフローチャートである。
撮影部12による撮影画像の一例を模式的に示す説明図である。
撮影部12による撮影画像の一例を模式的に示す説明図である。
撮影装置10の他の構成を示す説明図である。

実施例

0009

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる撮影装置および撮影制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態では、物体の一例として、ゴルフクラブ22によって打撃されて移動するゴルフボール20を挙げ、撮影装置10の撮影画像からゴルフボール20の挙動を計測する場合について説明する。
図1は、実施の形態にかかる撮影装置10の概略構成を示す説明図である。
また、図2は、撮影装置10の機能的構成を示すブロック図である。
図1Aは撮影装置10の構成を側面から見た図であり、図1Bは図1Aにおけるゴルフボール20の周辺を上面から見た図である。
図1Aには、ゴルフクラブ22によってゴルフボール20を打撃しようとする操作者(プレイヤー)Iが示されている。ゴルフボール20は、地面(水平面)Gに差し込まれたティー24上に載置されており、この状態でゴルフクラブ22により打撃され、移動を開始する。すなわち、図1Aの例では、ティー24上のゴルフボール20の位置が移動開始位置P0となる。
なお、ゴルフボール20をティー24に載置した状態で計測を行うか、地面Gに載置した状態で計測を行うか、すなわち、ティー24上のゴルフボール20の位置を移動開始位置P0とするか、地面G上のゴルフボール20の位置を移動開始位置P0とするかは操作者Iの任意であるが、後述する反射型光学式センサ14の検出範囲が移動開始位置P0を含むように調整する必要がある。

0010

また、符号Tは、ゴルフクラブ22によってゴルフボール20を打撃した際の目標移動方向である。なお、図中には表れていないが、目標移動方向Tは上下方向(重力方向)にも変位があるものとする。
以下、撮影装置10が設置された空間の座標原点を移動開始位置P0とし、目標移動方向Tの地面Gへの投影線と平行な方向にx軸、重力方向と反対方向をz軸、x軸およびz軸と直交する方向をy軸とする。なお、図1では図示の都合上、各座標軸を原点である移動開始位置P0から離れた位置に図示している。
また、符号Mは、ゴルフボール20の表面に付与されたマークである。

0011

撮影装置10は、撮影部12、反射型光学式センサ14、ランプ15およびコンピュータ18を含んで構成される。
撮影部12は、静止画を撮影するカメラである。
本実施の形態では、目標移動方向Tに沿って2台のカメラ(第1カメラ12A、第2カメラ12B)を設置している。第1カメラ12Aは、移動開始位置P0を含み目標移動方向Tに沿った所定範囲FAを撮影範囲としている。また、第2カメラ12Bは、第1カメラ12Aに対して目標移動方向T側に離れた位置に設置されており、第1カメラ12Aの撮影範囲FAよりも目標移動方向T側にずれた所定範囲FBを撮影範囲としている。
すなわち、撮影部12はゴルフボール20の打ち出し方向に沿って複数設けられており、ゴルフクラブ22によるゴルフボール20の打ち出し後の画像を複数撮影する。なお、1台のカメラを用いて撮影時刻をずらして複数の画像を撮影するようにしてもよい。
また、図1Bでは、第1カメラ12Aの撮影範囲FAと第2カメラ12Bの撮影範囲FBとが一部重複しているように図示しているが、重複していなくてもよい。
第1カメラ12Aおよび第2カメラ12Bの位置は既知であり、移動開始位置P0に対する撮影範囲FA,FBの位置も既知である。
撮影部12によって撮影された画像は、後述するコンピュータ18へと出力される。
また、撮影部12の撮影タイミングは、後述するコンピュータ18の撮影制御部182で制御される。

0012

反射型光学式センサ14は、投光部1402と受光部1404とが一体となった検出部1406と、受光部1404で受光される光量に基づいて投光部1402の投光方向側の検出範囲内における物体の有無を検知する検知部1408とを備える。
本実施の形態では、反射型光学式センサ14として拡散反射型のセンサを用いているが、回帰反射式のセンサや透過型のセンサを用いてもよい。

0013

本実施の形態では、反射型光学式センサ14の検出範囲を移動開始位置P0に合わせている。すなわち、投光部1402からの投影光LIが移動開始位置P0を通過するように設置する。ティー24上にゴルフボール20がない場合には、投影光LIは移動開始位置P0を通過していく。一方、ティー24上にゴルフボール20がある場合には、ゴルフボール20の表面で反射した反射光LRが受光部1404に向かい、受光部1404での受光量が増加する。これにより、ティー24上のゴルフボール20の有無を検知することができる。

0014

なお、反射型光学式センサ14は、CMOSセンサなどの画像センサを用いて物体の色を識別する機能を有するものであってもよい。この場合、物体が特定の色であった場合にのみ検出範囲内に物体が有ると検知する。
より詳細には、例えば一般的なゴルフボール20の色である白色の物体が検出範囲内にあった場合にのみ物体を検出するセンサを用いる。これにより、ゴルフクラブ22や操作者Iの手足等がティー24周辺にあるのをゴルフボール20として誤検知するのを防止して、反射型光学式センサ14の検出精度を向上させることができる。

0015

また、反射型光学式センサ14の反応速度は、1ms以下であることが好ましい。
これは、ゴルフボール20の移動速度や撮影部12の位置によっては、撮影部12の撮影タイミングをゴルフボール20の移動開始直後とすることが要求されるためである。反応速度の速い反射型光学式センサ14を使用することによって、撮影タイミングをより速いタイミングに設定することが可能となり、撮影装置10による撮影精度を向上させることができる。

0016

ランプ15は、反射型光学式センサ14検出範囲内に物体が所定時間以上継続して検知されたことを報知する報知部の一例であり、本実施の形態では、ティー24上にゴルフボール20が所定時間以上継続して検出された場合に点灯して視覚的に報知を行う。
これは後述するように、操作者Iに対して撮影の準備が整ったことを報知するためである。
ランプ15は、例えば反射型光学式センサ14の近傍(図1では反射型光学式センサ14と一体)の、操作者Iがアドレス姿勢を取った状態で無理なく視認できる位置に設置される。
なお、報知部としてスピーカ等の音声出力手段などを用いてもよい。
また、図2ではランプ15(報知部)とコンピュータ18とを接続して図示しているが、ランプ15(報知部)と反射型光学式センサ14とを直接接続してもよい。

0017

コンピュータ18は、CPU1802が各種プログラムを実行することにより、撮影制御部182および挙動算出部184を実現する。
図3は、コンピュータ18のハードウェア構成を示すブロック図である。
コンピュータ18は、CPU1802と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたROM1804、RAM1806、ハードディスク装置1808、ディスク装置1810、キーボード1812、マウス1814、ディスプレイ1816、プリンタ1818、入出力インターフェース1820などを有している。
ROM1804は制御プログラムなどを格納し、RAM1806はワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置1808は撮影部12の撮影タイミングを制御する撮影制御プログラムやゴルフボール20の挙動の計測を行うための専用のプログラム(挙動計測プログラム)を格納している。
ディスク装置1810はCDやDVDなどの記録媒体に対してデータの記録および/または再生を行うものである。
キーボード1812およびマウス1814は、操作者による操作入力受け付けるものである。
ディスプレイ1816はデータを表示出力するものであり、プリンタ1818はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ1816およびプリンタ1818によってデータを出力する。
入出力インターフェース1820は、撮影部12、反射型光学式センサ14、ランプ15等との間でデータの授受を行うものである。

0018

なお、コンピュータ18としてスマートホンタブレット等の小型情報機器を用いてもよい。
また、図1ではコンピュータ18と撮影部12等の機器とを配線で接続して図示しているが、これらの機器間通信無線通信で行ってもよい。
また、コンピュータ18(スマートホンやタブレット等を含む)がカメラやスピーカを備えている場合には、コンピュータ18が備えるカメラを用いて画像の撮影をしたり、コンピュータ18が備えるスピーカを用いて報知部による報知をおこなったりしてもよい。この場合、撮影装置10を構成する機器の数を少なくして、機器の設置の手間やスペースを省くことができる。

0019

図2の説明に戻り、撮影制御部182は、反射型光学式センサ14の検出範囲内に物体が検知された後、検出範囲から物体が退去したことが検知された場合に、当該退去タイミングを基準として撮影部12による撮影タイミングを制御する。
撮影タイミングの制御とは、例えば検出範囲から物体が退去した時刻をT0(基準時刻)として、基準時刻T0から所定の遅れ時間Txを取ったタイミングで撮影部12での撮影を行うものである。

0020

本実施の形態では、撮影部12として2台のカメラ12A,12Bが設置されているので、各カメラ12A,12Bに対してそれぞれ異なる遅れ時間Txを設定する。より詳細には、第1カメラ12Aには第1の遅れ時間Tx1を設定する一方で、第2カメラ12Bは第1カメラ12Aよりも移動開始位置P0から遠い位置にあるため、第1の遅れ時間Tx1よりも長い第2の遅れ時間Tx2を設定する。
各遅れ時間Tx1,Tx2は、例えば操作者Iのゴルフ熟練度やゴルフクラブ22の種類等からゴルフボール20の移動速度(特に初速)の概算値予測したり、各カメラの位置(移動開始位置P0からの距離)などから適宜設定すればよい。

0021

また、本実施の形態において撮影制御部182は、反射型光学式センサ14の検出範囲内に物体が所定時間以上継続して検知された後に当該物体の退去が検知された場合にのみ、撮影部12による撮影を実施する。
これは、反射型光学式センサ14の検出範囲であるティー24上またはティー24の近傍に物体が検知された場合でも、その物体がゴルフボール20ではなく、例えば操作者Iの手足やゴルフクラブ22のヘッドなどである可能性があり、この場合に撮影を行うと誤撮影となってしまうためである。
ここで、反射型光学式センサ14の検出範囲(ティー24上)の物体がゴルフボール20である場合には、操作者Iがティー上にゴルフボール20をセットした後、アドレス姿勢を取ってスイングを実施する間に一定の時間が必要となるはずである。一方で、反射型光学式センサ14の検出範囲の物体がゴルフボール20以外である場合には、すぐに移動して検出範囲から外れる可能性が高い。
よって、撮影制御部182は、反射型光学式センサ14による物体の検知が所定時間以上継続された場合にのみ撮影部12による撮影を行い、物体の誤検知を防止して確実にゴルフボール20を撮影できるようにしている。
なお、本実施の形態では、報知部であるランプ15によって反射型光学式センサ14の検出範囲内に物体が所定時間以上継続して検知されたことを報知するので、操作者Iはゴルフボール20をティー24にセットした後、ランプ15の点灯を待ってスイングを開始すればよい。

0022

挙動算出部184は、撮影部12で撮影された画像を用いてゴルフボール20の挙動を算出する。
本実施の形態では、撮影部12で撮影された画像とは、第1カメラ12Aで撮影された第1の画像および第2カメラ12Bで撮影された第2の画像の2枚である。
また、ゴルフボール20の挙動とは、打撃後のゴルフボール20の移動方向、回転軸方向および移動速度である。

0023

ここで、挙動算出部184によるゴルフボール20の挙動の算出方法について説明する。
図5は、撮影部12による撮影画像の一例を模式的に示す説明図である。
図5Aは第1の画像を示し、反射型光学式センサ14の検出範囲からゴルフボール20が退去した基準時刻T0から、第1の遅れ時間Tx1後の撮影範囲FAを第1カメラ12Aで撮影した画像である。
図5Bは第2の画像を示し、反射型光学式センサ14の検出範囲からゴルフボール20が退去した基準時刻T0から、第2の遅れ時間Tx2(>Tx1)後の撮影範囲FBを第2カメラ12Bで撮影した画像である。
また、図5Cは図5Aからゴルフクラブ22を消去した上で、図5Aおよび図5Bを重畳している。なお、2台のカメラ12A,12Bの位置および撮影範囲FA,FBの位置は既知であるため、図5Cのように2つの画像を重畳することが可能である。

0024

また、図6も、撮影部12による撮影画像の一例を模式的に示す説明図であり、図6Aは図5Aと同一の図、図6Bはゴルフボール20が第2カメラ12Bに対して近づく方向(y座標プラス方向)に移動した場合の画像であり、図6Cはゴルフボール20が第2カメラ12Bに対して遠ざかる方向(y座標マイナス方向)に移動した場合の画像である。

0025

まず、上下方向(x−z平面上)における移動方向θhの算出方法について説明する。
図5Cに示すように、第1の画像におけるゴルフボール20の中心点P1と第2の画像におけるゴルフボール20の中心点P2とを結ぶ線分L1と、第1の画像におけるゴルフボール20の中心点P1を通り地面Gと平行な線分L2とがなす角θhによって、上下方向(x−z平面上)の移動方向を特定することができる。
すなわち、挙動算出部184は、第1の画像におけるゴルフボール20の位置と第2の画像におけるゴルフボール20の位置との変位方向を移動方向として算出する。
なお、各カメラ12A,12Bの光軸が地面Gと平行でなく、上下方向に傾いている場合は、当該傾きを補正した上で上下方向の移動方向θhを算出する。

0026

つぎに、左右方向(x−y平面上)における移動方向θwの算出方法について説明する。
ゴルフボール20が目標移動方向Tに対して左右方向に傾いて移動している場合には、図6に示すように移動開始前後で画像上のゴルフボール20の直径が異なる。
図6の例では、図6Aのゴルフボール20の直径R0に対して、図6Bのようにゴルフボール20が第2カメラ12Bに対して近づく方向に移動した場合には直径R1が大きくなり(R1>R0)、図6Cのようにゴルフボール20が第2カメラ12Bに対して遠ざかる方向に移動した場合には直径R2が小さくなる(R2<R0)。
各カメラ12A,12Bの撮影倍率および画角は既知であるので、2つの画像上のゴルフボール20の直径の差分に基づいて、左右方向(x−y平面上)の移動方向θwを特定することができる。
例えば、図6Bのようにゴルフボール20が第2カメラ12Bに対して近づく方向(y座標プラス方向)に移動した場合には、画像上のゴルフボール20の直径が大きいほど第2カメラ12B方向に大きく曲がっていることになる。また、図6Cのようにゴルフボール20が第2カメラ12Bに対して遠ざかる方向(y座標マイナス方向)に移動した場合には、画像上のゴルフボール20の直径が小さいほど第2カメラ12Bと反対方向に大きく曲がっていることになる。
すなわち、挙動算出部184は、第1の画像および第2の画像におけるゴルフボールの直径の比率に基づいて、撮影部12の撮影方向と直交する方向の移動方向を算出する。

0027

また、移動方向θwを算出する他の方法として、2台のカメラを用いたステレオ計測をおこなってもよい。
図7は、撮影装置10の他の構成を示す説明図である。
図7Aには、2台のカメラ13A,13Bが、それぞれの撮影範囲FA,FBをなるべく重複するように設置されている。
なお、カメラ13A,123の位置や撮影方向(向き)や撮影倍率などのカメラパラメータは、予め特定されている。
そして、カメラ13A,13Bで、それぞれ同時かつ所定時間を置いて2回画像を撮影し、計4枚の画像を得る。撮影時刻は、基準時刻から所定の遅れ時間Tx3,Tx4(Tx3≠Tx4)経過後とするが、いずれの撮影時にも撮影範囲FA,FBにゴルフボール20が位置するような時刻とする。
それぞれのカメラ13A,13Bで撮影した画像上におけるゴルフボール20の位置を特定し、上記のカメラパラメータを用いて2時刻(画像の撮影時刻)におけるゴルフボール20の3次元空間上の位置を特定する。この2時刻におけるゴルフボール20の3次元空間上の位置の差分からゴルフボール20の移動方向θwを算出することができる。
また、図7Bのように、それぞれの撮影範囲FA,FBが重複するように設置された2台のカメラ17A,17Bからなる第1のカメラ対19Aと、それぞれの撮影範囲FC,FDが重複するように設置された2台のカメラ17C,17Dからなる第2のカメラ対19Bとの計4台のカメラを設けて撮影を行ってもよい。
この場合、撮影範囲FA,FB内にゴルフボール20が位置した際に、第1のカメラ対19A(カメラ17A,17B)で同時に画像を撮影する。また、撮影範囲FC,FD内にゴルフボール20が位置した際に、第2のカメラ対19B(カメラ17C,17D)で同時に画像を撮影する。
このように、計4台のカメラで4枚の画像を得るようにしてもよい。

0028

つぎに、回転軸方向の算出方法について説明する。
図5に示すように、ゴルフボール20にはマークMが付加されている。第1の画像と第2の画像とにおけるゴルフボール20のマークMの位置の変化および方向の変化に基づいて、ゴルフボール20の回転軸方向を特定することができる。
なお、ゴルフボール20に付加するマークMは、ゴルフボール20がどの方向に回転しても画像上に写るような図柄にするのが好ましい。このような図柄としては、例えば図5等のようにゴルフボール20の全周に渡って描かれた線分など従来公知の様々な図柄を用いることができる。

0029

つづいて、移動速度の算出方法について説明する。
移動速度の算出には、まずゴルフボール20の移動距離を算出する。上述のように各カメラ12A,12Bの設置位置や撮影倍率は既知であるので、画像上の距離と実空間上の距離との比率は既知であり、第1の画像におけるゴルフボール20の位置と第2の画像におけるゴルフボール20の位置との関係からゴルフボール20のx−z平面上の2次元的な移動距離を算出することができる。
また、第1カメラ12Aに設定された第1の遅れ時間Tx1と第2カメラ12Bに設定された第2の遅れ時間Tx2との差分から、第1の画像が撮影されてから第2の画像が撮影されるまでの経過時間を特定することができる。
このように算出した2枚の画像間におけるゴルフボール20の移動距離を、2枚の画像が撮影される間の経過時間で除すことによって、ゴルフボール20の移動速度を算出することができる。

0030

図4は、撮影装置10による処理の手順を示すフローチャートである。
まず、操作者Iは反射型光学式センサ14を起動する(ステップS400)。反射型光学式センサ14は、検出範囲内に光を投光し、受光した光量に基づいて検出範囲内に物体があるか否かを判断する(ステップS402)。
反射型光学式センサ14は、検出範囲内に物体を検出するまで待機し(ステップS402:Noのループ)、物体を検出すると(ステップS402:Yes)、物体を検出した状態で所定時間が経過するまでステップS402に戻って待機する(ステップS404:Noのループ)。なお、所定時間が経過する前に物体が検出範囲から退去した場合には、ステップS402に戻って以降の処理をくり返す。
物体を検出した状態が所定時間継続した場合(ステップS404:Yes)、報知部であるランプ15を点灯し、操作者Iに撮影準備が完了したことを報知する(ステップS406)。

0031

その後、検出範囲から物体が退出するまではステップS406に戻って待機し(ステップS408:Noのループ)、物体が退出すると(ステップS408:Yes)、撮影制御部182は、退出時刻(基準時刻T0)から第1の遅れ時間Tx1経過後に第1カメラ12Aで1枚目の画像を撮影する(ステップS410)。また、退出時刻(基準時刻T0)から第2の遅れ時間Tx2(>Tx2)経過後に第2カメラ12Bで2枚目の画像を撮影する(ステップS412)。
挙動算出部184は、ステップS410,S412で撮影した2枚の画像を用いてゴルフボール20の挙動を算出し(ステップS414)、算出した挙動の情報をディスプレイ1816や印刷紙等に表示して(ステップS416)、本フローチャートによる処理を終了する。

0032

以上説明したように、実施の形態にかかる撮影装置10は、反射型光学式センサ14の検出範囲内に物体が検知された後、検出範囲から物体が退去したタイミングを基準として撮影部12による撮影タイミングを制御するので、物体が移動開始したことを検知した上で撮影を行うことができ、物体が移動する様子を確実に撮影する上で有利となる。
例えば、物体の移動開始を音声(打撃音など)によって検知する場合と比較して、安定した検知結果を得ることができる。また、物体の移動開始を打撃具の動きから検知する場合と比較して、システム構成の簡素化を図る上で有利となる。
また、物体が移動開始した後の任意の時刻で撮影を行うことができるので、物体の移動速度や撮影部12の設置位置等に合わせて撮影タイミングを設定することができ、撮影装置10の汎用性を向上させる上で有利となる。
また、撮影装置10は、検出範囲内に物体が所定時間以上継続して検知された場合にのみ撮影部12による撮影を実施するので、撮影対象の物体ではないものが検出範囲に入った場合に誤って撮影するのを防止する上で有利となる。
また、撮影装置10は、検出範囲内に物体が所定時間以上継続して検知されたことを報知するランプ15(報知部)をさらに備えたので、物体の移動を操作者Iが開始させる場合に、物体の移動開始タイミングを的確に設定することができ、効率的に物体の画像を撮影する上で有利となる。
また、撮影装置10において、反射型光学式センサ14が物体の色を識別する機能を有するものであれば、例えばゴルフボール20などの特定の物体を認識しやすくなり、反射型光学式センサ14の認識精度を向上させる上で有利となる。
また、撮影装置10において、反射型光学式センサ14の反応速度を1ms以下とすれば、検出範囲から物体が退去した後に迅速に撮影を行うことが可能となり、物体の移動速度が速い場合でも確実に撮影を行う上で有利となる。
また、撮影装置10は、物体が打撃具により打ち出される球技用ボールであり、反射型光学式センサ14の検出範囲は球技用ボールの打ち出し位置を含むので、打ち出し直後の球技用ボールを撮影してその挙動を算出する挙動算出装置に撮影装置を適用する上で有利となる。
また、撮影装置10は、反射型光学式センサ14の検出範囲を球技用ボールの打ち出し位置とするので、センサの検出範囲が最低限の範囲で済み、撮影装置10のシステムを簡素化する上で有利となる。

0033

10……撮影装置、12……撮影部、12A……第1カメラ、12B……第2カメラ、14……反射型光学式センサ、1402……投光部、1404……受光部、1406……検出部、1408……検知部、15……ランプ、18……コンピュータ、182……撮影制御部、184……挙動算出部、20……ゴルフボール、22……ゴルフクラブ、24……ティー、FA,FB……撮影範囲、G……地面、I……操作者、LI……投影光、LR……反射光、M……マーク、P0……移動開始位置、T……目標移動方向。

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